[發明專利]一種復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410565513.7
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104289198A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 趙兵
• 申請（專利權）人: 蘇州正業昌智能科技有限公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，特別涉及一種復合材料及其制備方法。

背景技術

我國的農作物秸稈資源擁有量居世界首位。我國糧食的播種面積約為1.13億hm²，糧食總產量4.9億t，玉米、小麥等谷物秸稈總產量為5億t，加上其他作物的秸稈，每年生產秸稈6億t以上。雖然2.5億t用于造肥還田；0.48億t用于工業原料；1.8億t用于農民生活燃料，但尚有1.2億t秸稈剩余，成為生活垃圾或白白燒掉。農作物秸稈是地球上第一大可再生資源，是農作物的重要副產品，焚燒造成了資源的巨大浪費、并且向空氣中放出大量的二氧化硫、苯丙吡等有害物質。充分挖掘秸稈的潛在價值，是近年來秸稈利用的主要發展方向。

隨著我國經濟、社會的快速發展，人口數量的不斷增長，工業化和城鎮化的加快推進，涉及水污染的行業正保持著強勁的增長勢頭，水污染事件頻發，給環境和人們的健康帶來了嚴重的損害，治理水污染已經成為一項刻不容緩的任務。

治理水污染的方法很多，傳統的有化學沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法、電解法、蒸發濃縮法、離子交換樹脂法等，但這些方法大多存在投資大、運行成本高、操作管理麻煩、并且會產生二次污染和不能很好地解決水資源再利用等問題。而生物質吸附劑具有吸附量大、吸附速度快、成本低、操作簡單、不產生二次污染等優點，越來越受到人們的青睞。作為一種富含纖維素和木質素的天然高分子材料，秸稈來源十分廣泛，將秸稈材料應用于水處理中，制備高效環保的水處理劑無疑極具經濟和社會價值。

本公司于2013年9月2日申請了一項發明專利CN201310391613.8，依次通過秸稈原材料發酵預處理、陽離子型改性處理、陰離子型改性處理、堿化和交聯制備等工藝步驟的特殊設計和相關參數的特殊優化，制備了一種吸附量大、吸附速度快、工藝流程成本低、工藝操作簡單、適合工業化生產且不產生二次污染的胺化增強改性秸稈吸附材料。

發明內容

本發明在此基礎上，結合氧化石墨烯和環糊精，制備了一種復合吸附材料，提供一種復合材料及其制備方法。

本發明通過下述技術方案予以實現：

將80-90份的胺化增強改性秸稈、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的環糊精緩慢加入到浴比1:10-20的去離子水中，超聲處理1-24h，再經冷凍干燥制得胺化增強改性秸稈/氧化石墨烯/環糊精復合材料。

作為優選方案，所述的胺化增強改性秸稈為秸稈原材料依次經過陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯處理制備得到。詳細制備方法參見中國發明專利CN201310391613.8。

作為優選方案，所述的環糊精為α-環糊精，β-環糊精，γ-環糊精，δ-環糊精中的一種或多種。

作為優選方案，冷凍干燥工藝條件為：在-50℃～-20℃的溫度條件下以速度為1℃/min升溫至室溫，再干燥處理1-24h。

本發明的原理為：秸稈的纖維素和半纖維素被木質素包裹，且高分子鏈間通過氫鍵作用緊密結合，結晶程度較高，因此秸稈材料通常具有水溶性差，反應活性差等不足之處。將秸稈纖維素經陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯處理后，可以破壞原有的有序結構，引進了陰離子基團、陽離子基團和氨基，提高了反應性。氧化石墨烯是石墨烯的派生物，與石墨烯的結構大體相同，其基面及邊緣含有大量羥基、羧基、羰基等功能性基團。環糊精表面富含羥基等基團。因而三者可以通過共價鍵、靜電引力、氫鍵等相互作用力產生緊密結合，形成復合材料。對水體中的雜質、印染廢水、帶有正電荷或負電荷的污染物、重金屬離子等均具有良好的吸附效果，污水處理適用范圍廣。

本發明具有如下有益效果：（1）本發明所用材料均為天然物質，來源豐富、價格低廉、綠色環保。（2）復合材料具有機械性能好、組織結構規整、孔隙率高、吸附量大、吸附速度快、適用范圍廣等優點，同時易于解吸，可重復利用。（3）制備的復合材料的吸附穩定性、耐熱性、耐熱水性、均勻性和持久性都有很大的提高。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

實施例1：

將0.85g胺化增強改性秸稈、0.05g氧化石墨烯、0.1g的β-環糊精緩慢加入到浴比10ml的去離子水中，超聲處理2h，在-50℃的溫度條件下以速度為1℃/min升溫至室溫，再干燥處理12h制得胺化增強改性秸稈/氧化石墨烯/環糊精復合材料。

實施例2：